Ton 618

TON 618 (zkratka pro Tonantzintla 618 ) je hypersvětelný, širokoúhlý , rádiově hlasitý kvasar a Lyman-alfa blob nacházející se poblíž hranice souhvězdí Canes Venatici a Coma Berenices s předpokládanou vzdáleností přibližně 18,2 miliardy světelných let od Země. Má jednu z nejhmotnějších černých děr, jaké kdy byly nalezeny, 66 miliard M.

Historie pozorování

Protože kvasary nebyly rozpoznány až do roku 1963, byla povaha tohoto objektu neznámá, když byl poprvé zaznamenán v roce 1957 při průzkumu slabě modrých hvězd (hlavně bílých trpaslíků ), které leží mimo rovinu Mléčné dráhy . Na fotografických deskách pořízených 0,7 m dalekohledem Schmidt na observatoři Tonantzintla v Mexiku vypadala "rozhodně fialová" a byla uvedena mexickými astronomy Brauliem Iriartem a Enrique Chavirou jako záznam číslo 618 v katalogu Tonantzintla.

V roce 1970 objevil rádiový průzkum v Bologni v Itálii rádiovou emisi z TON 618, což naznačuje, že se jedná o kvasar. Marie-Helene Ulrich poté získala optická spektra TON 618 na McDonald Observatory , která ukázala emisní čáry typické pro kvasar. Z vysokého rudého posuvu linií Ulrich usoudil, že TON 618 je velmi vzdálený, a tudíž je jedním z nejjasnějších známých kvasarů.

Komponenty

Supermasivní černá díra

Porovnání velikosti horizontů událostí černých děr TON 618 a Phoenix A . Pro srovnání je zahrnuta oběžná dráha Neptunu (bílý ovál).

Jako kvasar je TON 618 považován za aktivní galaktické jádro v centru galaxie, jehož motorem je supermasivní černá díra živící se intenzivně horkým plynem a hmotou v akrečním disku . Stáří světla pocházejícího z kvasaru se odhaduje na 10,8 miliardy let. Díky brilanci centrálního kvasaru je okolní galaxie jím zastíněna, a proto není ze Země viditelná. S absolutní magnitudou −30,7 svítí svítivostí4 × 10 40 wattů , což je 140 bilionkrát více než Slunce, což z něj dělá jeden z nejjasnějších objektů ve známém vesmíru.

Stejně jako ostatní kvasary má TON 618 spektrum obsahující emisní čáry z chladnějšího plynu mnohem dále než akreční disk, v oblasti širokých čar . Velikost široké čárové oblasti lze vypočítat z jasu záření kvasaru, které ji osvětluje. Shemmer a spoluautoři použili emisní čáry N V i C IV , aby vypočítali šířky spektrální čáry H β alespoň 29 kvasarů, včetně TON 618, jako přímé měření jejich rychlosti akrece, a tím i hmotnosti centrální černá díra.

Bylo zjištěno, že emisní čáry ve spektru TON 618 jsou neobvykle široké, což naznačuje, že plyn se pohybuje velmi rychle; poloviční maxima plné šířky TON 618 byla největší z 29 kvasarů, s náznaky rychlosti 10 500 km/s padajícího materiálu přímým měřením linie H β, což naznačuje velmi silnou gravitační sílu . Z tohoto měření je hmotnost centrální černé díry TON 618 nejméně 66 miliard hmotností Slunce. Toto je považováno za jednu z nejvyšších hmotností, jaké kdy byly pro takový objekt zaznamenány; vyšší než hmotnost všech hvězd v galaxii Mléčná dráha dohromady, což je 64 miliard slunečních hmotností,a 15 300krát hmotnější než Sagittarius A* , centrální černá díra Mléčné dráhy. S tak vysokou hmotností může TON 618 spadat do navrhované nové klasifikace ultramasivních černých děr .Černá díra této hmotnosti má Schwarzschildův poloměr 1 300 AU (asi 390 miliard km v průměru), což je více než 40krát větší vzdálenost od Neptunu ke Slunci.

Mlhovina Lyman-alfa 

Viz také: Lyman-alpha blobPočítačem simulovaný detailní pohled na Lyman-alpha blob . Podobný oblak plynu je přítomen u TON 618.

Povaha TON 618 jako Lyman-alfa zářiče je dobře zdokumentována přinejmenším od 80. let 20. století.  Zářiče Lyman-alfa se vyznačují významným vyzařováním čáry Lyman-alfa , speciální vlnové délky emitované neutrálním vodíkem ( vlnová délka 121,567 nm , ve vakuu ultrafialová ). Ukázalo se však, že studium takových objektů je velmi obtížné kvůli povaze čáry Lyman-alfa, která je silně absorbována vzduchem v zemské atmosféře., díky čemuž jsou identifikované zářiče Lyman-alfa omezeny pouze na objekty ve vzdáleném vesmíru kvůli jejich vysokému rudému posuvu. TON 618, se svou světelnou emisí záření Lyman-alfa spolu s vysokým červeným posuvem, z něj udělal jeden z nejdůležitějších objektů ve studiu lesa Lyman-alfa .

Pozorování provedená Atacama Large Millimeter Array (ALMA) v roce 2021 odhalila zjevný zdroj záření Lyman-alfa TON 618: obrovský oblak plynu obklopující kvasar a jeho hostitelskou galaxii. To by z něj udělalo Lyman-alpha blob (LAB) , jeden z největších dosud známých takových objektů.

Laboratoře jsou obrovské sbírky plynů nebo mlhovin, které jsou také klasifikovány jako zářiče Lyman-alfa. Tato obrovská oblaka o velikosti galaxie jsou jedny z největších známých mlhovin , přičemž některé identifikované LAB v roce 2000 dosahovaly velikosti alespoň stovek tisíc světelných let v průměru.

V případě TON 618 má obrovská mlhovina Lyman-alfa, která ji obklopuje, průměr nejméně 100 kiloparseků (330 000 světelných let), což je dvojnásobek velikosti Mléčné dráhy .  Mlhovina se skládá ze dvou částí: vnitřního molekulárního výtoku a rozsáhlého studeného molekulárního plynu v jejím cirkumgalaktickém prostředí, z nichž každá má hmotnost 50 miliard M ,  přičemž obě jsou zarovnány s radiovým výtryskem produkovaným centrálního kvasaru. Extrémní záření z TON 618 excituje vodík v mlhovině natolik, že způsobuje, že jasně září v linii Lyman-alfa, což je v souladu s pozorováními jiných LAB poháněných jejich vnitřními galaxiemi. Vzhledem k tomu, že kvasary i LAB jsou předchůdci moderních galaxií, pozorování na TON 618 a jeho obrovském LAB umožnilo nahlédnout do procesů, které řídí vývoj masivních galaxií, zejména zkoumat jejich ionizaci a raný vývoj.